KR20080036004A - 비-환원성 유전체를 포함하는 유전체 세라믹 캐패시터 - Google Patents

비-환원성 유전체를 포함하는 유전체 세라믹 캐패시터 Download PDF

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KR20080036004A
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파스칼 쥐. 핀세로프
제임스 제이. 베손
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케메트 일렉트로닉스 코포레이션
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Abstract

유전체 및 세라믹을 갖는 캐패시터로서, 상기 세라믹은 다음 식 1로 정의한 약 94 내지 99.9wt%의 1차 성분, 다음 식 2로 정의한 약 0.1 내지 5wt%의 2차 성분, 및 0 내지 2wt%의 MnO2 .를 포함하며, 여기서, 상기 식 1은 [(Ca1 - xSrx)O]m(Zr1 -yTiy)O2이고, 상기 x는 약 0.6 이하이고; y는 약 0.1 이하이고; 그리고 m은 적어도 약 0.85 내지 약 1.15이다. 상기 식 2는 aSiO2-b[αB2O3-(1-α)Li2O]-cAO이고, 상기 a, b 및 c는 3원 도표의 점 A(a=15, b=0, c=85), B(a=70, b=0, c=30), C(a=0, b=70, c=30) 및 D(a=0, b=15, c=85)에 의해 정의된 영역 내에 위치하도록 선택되고, 여기서 a는 SiO2의 몰 퍼센트이고; b는 αB2O3-(1-α)Li2O의 몰 퍼센트이고; 그리고 c는 AO의 몰 퍼센트이고, 그리고 AB 선은 제외하지만, BC, CD 및 AD선들을 포함하는 a+b+c=100이고; α는 0 내지 1이고; 그리고 A는 Mg, Ca, Sr, Ba 또는 이들의 결합으로부터 선택된다.

Description

비-환원성 유전체를 포함하는 유전체 세라믹 캐패시터{Dielectric ceramic capacitor comprising non-reducible dielectric}
본 발명은 전극과 세라믹의 교차층들로 구성되는 유전체 세라믹 캐패시터에 관한 것으로서, 여기에서 세라믹은 주요 성분으로 칼슘 지르코늄 화합물을 포함한다.
세라믹 캐패시터는 내부 전극과 세라믹의 교차층들을 포함하는 것으로 알려져 있다. 품질을 저하시키지 않고 캐패시터의 비용을 더 낮추는 것이 지속적으로 요구되고 있다. 또한 품질 또는 전기 용량을 저하시키지 않고 캐패시터의 크기를 더욱 낮추는 것이 지속적으로 요구되고 있다. 이러한 요구들은 당업계에서 캐패시터 및 이의 제조 기술의 지속적인 향상을 필요로 하고 있다.
하나의 진보는 전극 금속으로서 니켈을 사용하는 것이다. 니켈은 은 및 팔라듐과 같은 귀금속들과 비교하여 가격이 저렴하고, 또한 저항 특성이 캐패시터에 사용하기에 적합한 이점들을 갖는다. 니켈이 갖는 하나의 단점으로는 세라믹 유전체를 소결하는데 요구되는 조건 하에서 산화되는 경향이 있다는 것이다. 산화와 관계된 문제들은 세라믹을 환원 분위기에서 세라믹을 소결시켜 금속이 확실히 금속 상태에 잔존할 수 있도록 함으로써 완화시켰다. 그러나, 불행하게도 환원 분위기 중 에서 소결된 세라믹은 매우 바람직하지 않은 낮은 비저항을 갖는다. 이것은 니켈의 융점 이하의 환원 분위기 중에서 소결될 수 있는 비-환원성(non-reducible) 유전체를 개발하는데 계속적인 노력을 필요로 한다.
이러한 목표를 달성하기 위해 끊임없이 노력한 결과, 전극의 손실없이 환원 분위기에서 소결 될 수 있는 비-환원성 (유전체) 세라믹을 개발하였고, 이를 이용하여 높은 전극 지속성 및 우수한 전기적 특성을 갖는 캐패시터를 개발하였다.
본 발명의 목적은 개선된 성능을 갖는 캐패시터를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 우수한 전극 지속성을 갖는 니켈 전극을 포함하는 캐패시터를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 저항의 손실 없이 환원 분위기 중에서 열화되는 세라믹을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 개선된 세라믹 유전체를 갖는 캐패시터를 제공하는 것이다.
본 발명의 특별한 특징은 유전체를 위해 충분히 높은 특정 저항을 유지하는 동안, 환원 분위기 중에서 세라믹을 소결시키는 능력이다.
본 발명의 특별한 이점은 1400℃ 이하의 환원 분위기 중에서 세라믹을 소결시키는 능력이다.
상기 및 다른 이점들은 인지되는 바와 같이,
다음 식 1에 의해 정의한 약 94 내지 99.9wt%의 1차 성분;
다음 식 2에 의해 정의한 약 0.1 내지 5wt%의 2차 성분, 및
0 내지 2wt%의 MnO2 .를 포함하는 유전체 세라믹을 제공한다:
[(Ca1 - xSrx)O]m(Zr1 - yTiy)O2
식 1
상기 식에서,
x는 약 0.6 이하이고,
y는 약 0.1 이하이고, 및
m은 적어도 약 0.85 내지 약 1.15이고,
aSiO2-b[αB2O3-(1-α)Li2O]-cAO
식 2
상기 식에서,
a, b 및 c는 3원 도표의 점 A(a=15, b=0, c=85), B(a=70, b=0, c=30), C(a=0, b=70, c=30) 및 D(a=0, b=15, c=85)점에 의해 정의된 영역 내에 위치하도록 선택되고, 여기서 a는 SiO2의 몰 퍼센트이고, b는 αB2O3-(1-α)Li2O의 몰 퍼센트이고, 그리고 c는 AO의 몰 퍼센트이고, 또한 AB 선은 제외하지만, BC, CD 및 AD선들을 포함하는 a+b+c=100이고;
α는 0 내지 1이고; 및
A는 Mg, Ca, Sr, Ba 또는 이들의 결합으로부터 선택된다;
한편 다른 구현예는 다수의 내부 전극 층, 상기 내부 전극 층들 사이에 있는 다수의 유전체 층 및 상기 내부 전극 층과 전기적 전도성을 띠는 외부 전극을 갖는 적층 세라믹 캐패시터를 제공한다.
상기 유전체 층은 다음 식 1에 의해 정의한 약 94 내지 99.9wt%의 1차 성분;
다음 식 2에 의해 정의한 약 0.1 내지 5wt%의 2차 성분; 및
0 내지 2wt%의 MnO2 .로서 정의한 세라믹을 갖는다:
[(Ca1 - xSrx)O]m(Zr1 - yTiy)O2
식 1
상기 식에서,
x는 약 0.6 이하이고,
y는 약 0.1 이하이고, 그리고
m은 적어도 약 0.85 내지 약 1.15이고,
aSiO2-b[αB2O3-(1-α)Li2O]-cAO
식 2
상기 식에서,
a, b 및 c는 3원 도표의 점 A(a=15, b=0, c=85), B(a=70, b=0, c=30), C(a=0, b=70, c=30) 및 D(a=0, b=15, c=85)에 의해 정의된 영역 내에 위치하도록 선택되고, 여기서 a는 SiO2의 몰 퍼센트이고, b는 αB2O3-(1-α)Li2O의 몰 퍼센트이고, 그리고 c는 AO 몰 퍼센트이고, 또한 AB 선은 제외하지만, BC, CD 및 AD선들을 포함하는 a+b+c=100의 몰 퍼센트이고;
α는 0 내지 1이고;
A는 Mg, Ca, Sr, Ba 또는 이들의 결합으로부터 선택된다.
한편, 또 다른 구현예는 다음 식 1로 정의한 약 94 내지 99.9wt%의 1차 성분;
다음 식 2로 정의한 약 0.35 내지 약 4wt%의 2차 성분; 및
약 0.2 내지 약 1.5wt%의 MnO2를 갖는 유전체 세라믹을 제공한다:
[(Ca1 - xSrx)O]m(Zr1 - yTiy)O2
식 1
상기 식에서,
x는 약 0.6 이하이고,
y는 약 0.1 이하이고, 그리고
m은 적어도 약 0.85 내지 약 1.15이하이고,
aSiO2-b[αB2O3-(1-α)Li2O]-cAO
식 2
상기 식에서,
a, b 및 c는 3원 도표의 점 A(a=15, b=0, c=85), B(a=70, b=0, c=30), C(a=0, b=70, c=30) 및 D(a=0, b=15, c=85)점에 의해 정의된 영역 내에 위치하도록 선택되고, 여기서 a는 SiO2의 몰 퍼센트이고, b는 αB2O3-(1-α)Li2O의 몰 퍼센트이고, 그리고 c는 AO 몰 퍼센트이고, 또한 AB 선은 제외하지만, BC, CD 및 AD선들을 포함하는 a+b+c=100이고;
α는 0 내지 1이고; 그리고
A는 Mg, Ca, Sr, Ba 또는 이들의 결합으로부터 선택된다.
도 1은 본 발명에 따른 캐패시터의 횡단면도이다.
도 2는 SiO2, αB2O3-(1-α)Li2O 및 AO의 3원 도표이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 캐패시터의 횡단면도는 도 1에 개략적으로 설명되어 있다. 도 1에서 일반적으로 캐패시터(10)는 반대 극성의 마주보는 외부 전극(13)에서 마감된 전도성 층의 교차하는 층 사이에 분산되어 있는 세라믹(12)을 갖는 다수의 전도성 내부 전극(11)을 포함한다. 절연층(14)이 적용될 수도 있다.
유전체 세라믹층(12)은 다음 식 1로 정의한 1차 성분을 포함하는 유전체 세라믹 조성물로 구성된다:
[(Ca1 - xSrx)O]m(Zr1 - yTiy)O2
식 1
상기 식에서,
x는 0.6 이하이고, y는 0.1 이하이고, 그리고 m은 적어도 0.85 내지 1.15이다. x가 약 0.6보다 크면, 전기 용량의 온도 계수는 너무 커지게 된다. y가 약 0.1 보다 크면, 전기 용량의 온도 계수는 만족스럽지 못하고, 품질 요소 Q가 더 저하되고, 세라믹은 환원에 더욱 민감해지게 된다.
식 1에서 더 바람직하게는 x는 적어도 0.1이고, 약 0.5 이하이다. 식 1에서 특히 바람직하게는 x는 적어도 약 0.2 내지 약 0.4이다.
식 1에서 더 바람직하게는 y는 적어도 약 0.01이고, 약 0.07 이하이다. 식 1에서 특히 바람직하게는 y는 적어도 약 0.02 내지 약 0.05이다.
1차 성분에 부가하여, 유전체 세라믹 조성물은 다음 식 2로 정의한 2차 성분을 포함한다:
aSiO2-b[αB2O3-(1-α)Li2O]-cAO
식 2
상기 식에서,
a는 실리콘 디옥사이드의 몰 퍼센트를 나타내고, b는 보론 옥사이드 또는 리 튬 옥사이드 또는 이들의 결합(0≤α≤1)을 나타내고, 그리고 c는 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨 및 이들의 어떠한 결합의 산화물 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 알칼리토류 산화물의 몰 퍼센트를 나타낸다. 바람직하게는 2차 성분에 있어서, SiO2의 양 a, (B2O3-Li2O)의 양 b 및 알칼리토류 산화물의 양 c는 도 2에 나타낸 3원 도표의 AB 선은 제외하지만, BC, CD 및 AD선들을 포함하는, 점 A(a=15, b=0, c=85), B(a=70, b=0, c=30), C(a=0, b=70, c=30) 및 D(a=0, b=15, c=85)에 의해 둘러싸인 영역 내에 놓여있다. 식 2로 정의한 것으로서 2차 성분은 단일상 화합물, 다상 화합물 또는 이들의 혼합물과 같은 형태로 다양하게 첨가할 수 있고, 여기서 각각의 화합물은 소결시킨 후 일반식 aSiO2-b[αB2O3-(1-α)Li2O]-cAO의 2차 성분이 되도록 유리, 분말, 단일 성분 또는 다 성분 산화물, 카보네이트, 순수한 원소, 금속-유기 화합물, 금속 알콕시드, 졸-겔 유도된 분말 및 이들의 임의의 결합일 수 있으나, 이들로 범위가 제한되는 것은 아니다.
약 70몰% 이상의 실리콘 디옥사이드의 몰 퍼센트는, 도 2의 3원 도표에서 BC선의 바깥 범위로서 나타내었고, SiO2극(a＞70)을 향할수록, 소결 온도가 상승한다. 특히 바람직한 구현으로 식 2에서 실리콘 디옥사이드의 몰 퍼센트는 약 20 내지 30몰%이다.
약 70% 이상의 보론 옥사이드 - 리튬 옥사이드의 몰 퍼센트는, 도 2의 3원 도표에서 BC선의 바깥 범위로서 나타내었고, B2O3-Li2O극(b＞70)을 향할수록, 세라믹의 물리적 특성들이 열화된다. 특히 바람직한 구현으로 식 2에서 보론 옥사이드 및/또는 리튬 옥사이드의 몰 퍼센트는 약 15 내지 30몰%이다.
약 85몰% 이상의 AO 몰 퍼센트는 소결 온도를 훨씬 상승시킨다. 더 바람직하게는 식 2에서 AO의 몰 퍼센트는 적어도 약 40몰%이고, 약 70몰% 이하이다. 특히 바람직한 구현으로, 식 2에서 AO의 몰 퍼센트는 약 42 내지 60몰%이다.
바람직하게는 유전체 세라믹 조성물은 1차 성분이 적어도 94wt% 내지 99,9wt%이다. 1차 성분이 약 94wt% 이하이면 유전율이 너무 낮다. 1차 성분이 약 99.9wt% 이상이면 소결 온도를 너무 증가시킨다. 더 바람직하게는 1차 성분은 적어도 약 95wt% 내지 99.5wt%를 넘지 않는다. 보다 더욱 바람직하게는 1차 성분은 적어도 약 96wt% 내지 99wt%이다.
바람직하게는 유전체 세라믹 조성물은 2차 성분이 적어도 0.1wt% 내지 5wt%이다. 2차 성분이 약 0.1wt% 이하이면 치밀성이 나쁘다. 2차 성분이 약 5wt% 이상이면 유전율이 용인할 수 없을 정도로 저하되었다. 더욱 바람직하게는 2차 성분은 적어도 약 0.35wt% 내지 약 4wt%이다. 보다 더욱 바람직하게는 2차 성분은 약 0.8wt% 내지 약 2.5wt%의 양으로 존재한다.
또한 유전체 세라믹 조성물은 2wt%까지의 MnO2를 포함한다. 어떠한 이론적으로 제한되지 않지만, MnO2는 열화된 세라믹의 소결성을 향상시키고, 절연 저항성을 향상사키는 것으로 믿어져왔다. MnO2가 적어도 약 0.2wt% 내지 약 1.5wt%의 양으로 존재하는 것이 더욱 바람직하다. 가장 바람직하게는 MnO2는 적어도 약 0.3wt% 내지 약 1wt%의 양으로 존재한다.
본 발명의 유전체는 우수한 절연 저항, 높은 신뢰성, 그리고 세라믹이 반도체가 되지 않으면서, 1300℃ 이하의 환원 분위기에서 열화될 수 있는 적층 세라믹 캐패시터를 제조하는 데 사용될 수 있다. 그 결과 세라믹은 EIA COG 명세서에 부합되는, -55℃ 내지 +125℃의 온도 범위에서 -30 내지 +30ppm/℃의 전기용량의 작은 온도계수(TCC;Temperature Coefficient of Capacitance)를 갖는다. 상기 TCC에서 t는 TCC(t)=106×[Cap(t)-Cap(25)]/[Cap(25)×(t-25)]로 정의된 ℃온도이고, 여기서 Cap(t)는 온도 t에서 장치의 전기용량이다. 얻어진 세라믹은 약 35의 유전 상수를 갖는다. 더욱이 본 발명의 세라믹의 장점은 절연 저항의 장기간 지속되는 수명을 갖는다.
바람직하게는 1차 성분은 약 0.5 내지 1.0㎛의 평균 입자 크기를 갖는다.
내부 전극(11)은 니켈, 구리, 크롬 또는 이들의 합금과 같은 모재로 구성된다. 가장 바람직하게는 니켈의 이점이 본 발명의 세라믹과 함께 충분히 활용될 수 있기 때문에 모재는 니켈이다.
외부의 말단 마감부(13)의 조성물은 특히 제한되지 않으며, 또한 당업계에서 사용되는 어떠한 전형적인 조성물도 충분히 사용될 수 있다. 특히 은, 팔라듐, 구리, 니켈 또는 다양한 유리 원료가 혼합된 이들 금속의 합금이 적절하다. 도금 층 또는 복합 도금층이 외부의 말단 마감부 상에 형성될 수 있다.
적층 세라믹 캐패시터의 제조방법은 문헌에 충분히 제시되어있고 또한 본 발명의 제조 공정은 당업계에 잘 알려진 표준 순서와 관련하여 어떠한 상당한 정도로 제조 공정을 변경하는 것이 아니다.
제조 공정의 일례로서, 세라믹 슬러리는 상기 설명한 세라믹 화합물들과 물 또는, 에탄올 이소프로판올, 톨루엔, 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 부틸 아세테이트 또는 이들의 혼합물과 같은 유기 용매 중의 분산제를 혼합 및 분쇄함으로써 제조된다. 분쇄한 후 세라믹 현탁액은 결합제 및 가소제를 첨가함으로써 테이프 주조(tape- casting)용으로 준비되어 유동성을 제어하고, 테이프에 강도를 준다. 얻어진 현탁액은 테이프 주조에 의해 얇은 시트로 가압하였다. 이후, 시트를 건조 후, 다수의 전극들은 예를 들어, 인쇄된 세라믹 시트를 형성하도록 스크린 인쇄방법을 이용하여 시트 상에 패터닝 될 수 있다.
적층 그린 바디는 폴리카보네이트, 폴리에스테르와 같은 재질 위에 적층시키거나 또는 유사한 방법: 1) 바닥 커버를 나타내는 일정한 수의 프린트되지 않은 세라믹 시트들 2) 반대편 단부에서 마감되는 전극들을 교차로 형성하기 위해 교차 방향 내에 있는 일정한 수의 프린트된 시트들 그리고 3) 상부 커버로 나타내는 일정한 수의 프린트되지 않은 세라믹 시트들을 적층시켜 제조된다. 프린트된 및 프린트되지 않은 시트들의 적층 순서의 변화는 본 발명의 유전체 재료에 더불어 이용될 수 있다. 이후 이러한 적층은 모든 적층된 층들의 접착을 촉진하기 위해 20℃ 내지 120℃에서 압착된다.
이후 적층된 그린 바디는 개개의 그린 칩으로 절단된다.
그린 칩은 상기 결합제를 제거하기 위해 가열된다. 결합제는 대기 분위기 중에서 또는 약한 환원 분위기 중에서 약 200 내지 400℃로, 약 0.5 내지 48시간 동 안 가열함으로써 제거될 수 있다.
이후 유전체는 10-8 내지 10-12기압의 산소 분압을 갖는 환원 분위기 중에서 1300℃를 넘지 않는 온도로 소결된다. 바람직한 온도는 약 1200 내지 1300℃이다. 소결 후 유전체는 약 10-5 내지 10-10기압의 산소 분압에서 약 1100℃보다 높지 않은 온도로 가열됨으로써 재산화된다. 더욱 바람직하게는 재산화는 약 800 내지 1100℃에서 수행된다. 전형적으로 이러한 단계로부터 얻어진 재료는 소결된 칩으로서 언급된다.
소결된 칩은 외부 전극 페이스트를 전이시킴으로써 외부 전극을 형성하여 수행되는, 당업계에 잘 알려진 기술로서, 통(barrel) 또는 분사기에 의해 최종 표면을 연마한다. 이후 소성은 외부 전극들의 형성을 더욱 완전하게 한다. 추가로 소성은 질소 분위기 하에서 약 0.1 내지 1시간 동안 약 600 내지 1000℃의 온도로 수행된다.
니켈과 주석의 층들은 외부 전극들 층 상에 도금되어 땜납성을 향상시키고 외부 전극들의 산화를 예방할 수 있다.
실시예
[(Ca1 - xSrx)O]m(Zr1 - yTiy)O2 의 분말이 이하의 모든 실시예들에 1차 성분으로서 사용되었다. 그 분말은 x=0.3, y=0.4 및 m=1.000을 갖는 조성물을 형성하기 위한 비율로, CaCO3, SrCO3, ZrO2 및 TiO2로부터 하소시켜 준비하였다. 대표적으로 하소된 분말의 평균 입자 크기는 0.7㎛이었고, 비 표면적은 4.5㎡/g이었다. 2차 성분용의 유리 분말은 CaCO3, SrCO3, SiO2 및 B2O3의 원료를 혼합, 용융, 담금질(quenching) 그리고 분쇄함으로써 얻어졌다. 하기 표 1은 사용된 유리 분말의 제형을 나타내었다.
유리분말 No. SiO 2 (몰%) B 2 O 3 (몰%) CaO (몰%) SrO (몰%)
A 30 20 50 0
B 30 20 35 15
C 30 20 20 30
세라믹 제형은 세라믹 슬러리를 준비하는데 필요한 결합제 및 가소제가 첨가된 물과 1차 성분, 2차 성분(유리 분말 + 첨가제) 및 이산화 망간의 혼합물을 혼합 및 분쇄함으로써 준비하였다. 이하의 표 2 및 표 3은 이러한 공정으로 준비된 세라믹 제형을 나타내었다. 표 2는 사용된 각각의 물질들의 실제 wt%이고, 또한 분쇄 후 세라믹 슬러리의 평균 입자 크기(D 50)를 제공한다. 표 3은 산화물로 카보네이트를 전환시킨 후, 얻어진 2차 성분(유리 + 첨가제 CaCO3 및 SrCO3)의 조성을 제공한다.
샘플 No . 1차 성분 wt % 유리분말 유리분말 wt % CaCO ₃ 첨가제 wt % SrCO ₃ 첨가제 wt % MnO ₂ wt % 분쇄 후 D50 (㎛)
1 99 A 0.5 0 0 0.5 0.65
2 97.7 A 1.2 0 0.6 0.5 0.63
3 97.7 A 1.2 0 0.6 0.5 0.63
4 96.675 A 1.2 0 1.625 0.5 0.64
5 98 A 1.5 0 0 0.5 0.62
6 97.262 A 1.5 0 0.738 0.5 0.64
7 96.56 A 2 0 0.639 0.5 0.64
8 95.9 A 2.5 0 0.799 0.5 0.68
9 97.511 B 1.2 0.787 0.001 0.5 0.66
10 96.818 B 2 0.417 0.264 0.5 0.65
11 96.318 B 2 0.417 0.264 1 0.63
12 97.398 C 1.2 0.865 0.035 0.5 0.64
샘플 No. 2차 성분 조성물
SiO₂ (몰%) B 2 O₃ (몰%) CaO (몰%) SrO (몰%)
1 30.0 20.0 50.0 0
2 24.9 16.6 41.6 16.9
3 24.9 16.6 41.6 16.9
4 19.4 12.9 32.3 35.4
5 30.0 20.0 50.0 0
6 25.0 16.7 41.6 16.7
7 26.6 17.7 44.2 11.5
8 26.6 17.7 44.2 11.5
9 20.8 13.9 54.8 10.5
10 25.0 16.7 40.8 17.5
11 25.0 16.7 40.8 17.5
12 19.4 12.9 47.4 20.3
다음으로, 세라믹 슬러리가 독터 블레이드 방법에 의해 시트 상으로 형성되었다. 시트의 두께는 열화 후 약 6㎛의 유전체 두께를 얻도록 조절하였다. 이후 니켈로 주로 구성되는 전도성 페이스트는 단일체의 세라믹 캐패시터의 내부 전극을 형성하기 위해 스크린 인쇄함으로써 세라믹 그린 시트 상에 사용하였다. 이후 전도성 페이스트를 갖는 다수의 세라믹 그린 시트는 적층되어 다층의 그린 적층물을 형성한다. 적층화는 최종의 다층 캐패시터 전극들이 양 단부 상에 교대로 노출되도록 수행하였다. 따라서 적층물은 원하는 치수로 절단되었고, 그린 적층물의 유기 조성분을 태우기 위하여, 대기 분위기 또는 약한 환원성 분위기 중에서 200 내지 400℃로 가열하였다. 이어서 상기 적층물은 소결된 세라믹 바디를 형성하도록, N2-H2-H20의 환원성 분위기 중에서 표 4에 나타낸 온도로 소결하였다. 이후, 내부 니켈 전극과 외부 전극을 전기적으로 연결되도록, 구리 페이스트를 소결된 바디의 양 단부에 적용하였다. 완성된 다층 세라믹 캐패시터의 외부 치수는 길이가 2.0mm이고, 폭이 1.25mm이며, 두께로 1.25mm이었다. 유전체 층의 두께 및 수는 각각 6㎛ 및 73이었다.
이후 캐패시터의 전기적 특성들이 결정되었다. 정전 전기 용량 및 소실 인자는 1V, 1MHz의 주파수 및 25℃의 온도에서 측정하였다. 평균 전기 용량은 약 3800pF이었다. 상대적인 유전율은 정전기 용량, 내부 전극의 용적 및 유전체 두께로부터 계산되었다. 절연 저항은 60초의 충전 시간으로, 50V의 전압을 인가하여 125℃에서 측정하였다. 전기 용량의 온도계수(TCC)는 -55℃, +25℃ 및 +125℃에서 전기용량 측정에 기초하여 계산하였다. 온도 t에서, TCC(t)는 다음 식을 이용하여 계산(ppm/℃)되었다:
TCC(t)=106×[Cap(t)-Cap(25)]/[Cap(25)×(t-25)]
여기서, Cap(t)는 ℃로, 온도 t에서 캐패시터의 전기용량이다. 끝으로, 높은 구동 수명 테스트(HALT)가 175℃의 온도 및 92시간 동안 400V 전압에서 절연 저항을 모니터링함으로써 20 개의 캐패시터 상에 수행되었다. 작동하지 않는 평균 시간(MTTF)은 분당 보고되었다. 샘플 중에서 캐패시터의 50% 이상이, 92시간에 작동하지 않는다면, 상기 MTTF는 > 5520분으로 보고되었다. 전기적 특성의 결과는 표 4에 요약하여 나타내었다.
샘플 No . 분쇄 후 D50 (㎛) 피크 발화 온도(℃) 유전율 K 소실 인자(%) 125℃/50V에서 절연 저항(G Ohms ) 파괴 전압(V) -55℃에서의 TCC +125℃에서의 TCC MTTF (분)
1 0.65 1225 30.7 0.007 1269 649 -23.1 -1.9 >5520
2 0.63 1200 30.8 0.008 1009 907 -20.1 -0.7 >5520
3 0.63 1250 33.3 0.009 2052 945 -23.1 -2.4 >5520
4 0.64 1225 33.6 0.010 270 745 -26.3 0.6 >5520
5 0.62 1200 31.0 0.012 2416 986 -19.6 1.4 3870
6 0.64 1250 32.2 0.008 2262 742 -21.8 -1.2 >5520
7 0.64 1250 33.3 0.010 2990 824 -15.6 4.3 >5520
8 0.68 1250 28.7 0.013 3123 888 -13.7 5.9 3533
9 0.66 1225 30.5 0.009 345 597 -23.1 -0.1 >5520
10 0.65 1250 32.8 0.010 3236 672 -22.3 -1.0 >5520
11 0.63 1250 32.5 0.009 324 789 -15.7 2.8 >5520
12 0.64 1225 33.2 0.009 202 503 -25.0 -2.1 >5520
샘플 No.1 내지 No.12를 통한 결론은 125℃에서 200GΩ 이상의 높은 절연 저항, 0.1% 이하의 소실 인자, -55℃에서 -32.3 내지 -13.7ppm/℃의 범위의 TCC, +125℃에서 -6.4 내지 5.9ppm/℃의 범위의 TCC를 갖고, 환원 분위기에서 1300℃ 또는 그 이하로 열화시킬 때 Ni 전극에 적합하다. 175℃, 400V에서 높은 구동 수명 테스트에서 작동하지 않는 평균 시간은 92시간 보다도 더 크다.
본 발명은 바람직한 실시예들로 특히 강조하여 기술하였으나, 이들 범위로 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다. 이 분야의 당업자들은 특허청구범위를 벗어남이 없이 다른 구현들, 변형들, 및 구성들이 이용될 수 있다는 것은 여기에 교시된 바들로부터 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 캐패시터는 개선된 성능을 갖고, 우수한 전극 지속성을 갖는다. 또한, 유전체용으로 충분히 높은 특별한 저항성을 유지하는 동안, 환원 분위기 중에서 세라믹을 소결시킬 수 있고, 1400℃ 이하의 환원 분위기 중에서 세라믹을 소결시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (41)

  1. 다음 식 1로 정의한 약 94 내지 99.9wt%의 1차 성분;
    다음 식 2로 정의한 0.1 내지 5wt%의 2차 성분; 및
    0 내지 2wt%의 MnO2를 포함하는 유전체 세라믹:
    [(Ca1 - xSrx)O]m(Zr1 - yTiy)O2
    식 1
    상기 식에서,
    x는 0.6 이하이고,
    y는 0.1 이하이고, 및
    m은 적어도 0.85 내지 1.15이고,
    aSiO2-b[αB2O3-(1-α)Li2O]-cAO
    식 2
    상기 식에서,
    a, b 및 c는 3원 도표의 점 A(a=15, b=0, c=85), B(a=70, b=0, c=30), C(a=0, b=70, c=30) 및 D(a=0, b=15, c=85)에 의해 정의된 영역 내에 위치하도록 선택되고, 여기서 a는 SiO2의 몰 퍼센트; b는 αB2O3-(1-α)Li2O의 몰 퍼센트; 및 c는 AO 몰 퍼센트이고, 또한 AB 선은 제외하지만, BC, CD 및 AD선들을 포함하는 a+b+c=100이다;
    α는 0 내지 1이다; 및
    A는 Mg, Ca, Sr, Ba 또는 이들의 결합으로부터 선택된다.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 1차 성분은 95 내지 99.5wt%를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 1차 성분은 96 내지 99wt%를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 2차 성분은 0.35 내지 4wt%를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 2차 성분은 0.8 내지 2.5wt%를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹.
  6. 제 1 항에 있어서, 0.2 내지 1.5wt%의 MnO2를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹.
  7. 제 6 항에 있어서, 0.3 내지 1wt%의 MnO2를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 x는 0.1 내지 0.5인 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 x는 0.2 내지 0.4인 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 y는 0.01 내지 0.07인 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 y는 0.02 내지 0.05인 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 a는 20 내지 30인 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 b는 15 내지 30인 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 c는 40 내지 70인 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 c는 42 내지 60인 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹.
  16. 제 1 항에 따른 유전체 세라믹을 포함하는 캐패시터.
  17. 적층 세라믹 캐패시터로서:
    복수의 내부 전극층; 및
    상기 내부 전극층 사이의 복수의 유전체 층을 포함하며,
    여기서,
    상기 유전체층은 다음 식 1로 정의되는 94 내지 99.9wt%의 1차 성분;
    다음 식 2로 정의되는 0.1 내지 5wt%의 2차 성분;
    0 내지 2wt%의 MnO2; 및
    상기 내부 전극층과 전기적 전도성을 띠는 외부 전극을 포함하는 세라믹:
    [(Ca1 - xSrx)O]m(Zr1 - yTiy)O2
    식 1
    상기 식에서,
    x는 0.6 이하이고,
    y는 0.1 이하이고, 및
    m은 적어도 0.85 내지 약 1.15이고,
    aSiO2-b[αB2O3-(1-α)Li2O]-cAO
    식 2
    상기 식에서:
    a, b 및 c는 3원 도표의 점 A(a=15, b=0, c=85), B(a=70, b=0, c=30), C(a=0, b=70, c=30) 및 D(a=0, b=15, c=85)에 의해 정의된 영역 내에 위치하도록 선택되고, 여기서 a는 SiO2의 몰 퍼센트; b는 αB2O3-(1-α)Li2O의 몰 퍼센트; 및 c는 AO의 몰 퍼센트이고, 또한 AB 선은 제외하지만, BC, CD 및 AD선들을 포함하는 a+b+c=100이고;
    α는 0 내지 1이고;
    A는 Mg, Ca, Sr, Ba 또는 이들의 결합으로부터 선택된다.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 1차 성분은 95 내지 99.5wt%를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 캐패시터.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 1차 성분은 96 내지 99wt%를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 캐패시터.
  20. 제 17 항에 있어서, 상기 2차 성분은 0.35 내지 4wt%를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 캐패시터.
  21. 제 17 항에 있어서, 상기 x는 0.1 내지 0.5인 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 캐패시터.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 x는 0.2 내지 0.4인 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 캐패시터.
  23. 제 17 항에 있어서, 상기 y는 0.01 내지 0.07인 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 캐패시터.
  24. 제 17 항에 있어서, 상기 y는 0.02 내지 0.05인 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 캐패시터.
  25. 제 17 항에 있어서, 상기 a는 20 내지 30인 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 캐패시터.
  26. 제 17 항에 있어서, 상기 b는 15 내지 30인 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 캐패시터.
  27. 제 1 항에 있어서, 상기 c는 40 내지 70인 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 캐패시터.
  28. 제 17 항에 있어서, 0.2 내지 1.5wt%의 MnO2를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 캐패시터.
  29. 제 28 항에 있어서, 0.3 내지 1wt%의 MnO2를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 캐패시터.
  30. 제 17 항에 있어서, 상기 내부 전극층은 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 캐패시터.
  31. 제 17 항에 있어서, 상기 금속은 니켈인 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 캐패시터.
  32. 다음 식 1로 정의되는 약 94 내지 99.9wt%의 1차 성분;
    다음 식 2로 정의되는 0.1 내지 5wt%의 2차 성분; 및
    0 내지 2wt%의 MnO2 .를 포함하는 유전체 세라믹:
    [(Ca1 - xSrx)O]m(Zr1 - yTiy)O2
    식 1
    상기 식에서,
    x는 0.6 이하이고,
    y는 0.1 이하이고, 및
    m은 적어도 0.85 내지 1.15이고,
    aSiO2-b[αB2O3-(1-α)Li2O]-cAO
    식 2
    상기 식에서,
    a, b 및 c는 3원 도표의 점 A(a=15, b=0, c=85), B(a=70, b=0, c=30), C(a=0, b=70, c=30) 및 D(a=0, b=15, c=85)에 의해 정의된 영역 내에 위치하도록 선택되고, 여기서 a는 SiO2의 몰 퍼센트이고; b는 αB2O3-(1-α)Li2O의 몰 퍼센트이고; 및 c는 AO의 몰 퍼센트이고, 또한 AB 선은 제외하지만, BC, CD 및 AD선들을 포함하는 a+b+c=100이고;
    α는 0 내지 1이고; 및
    A는 Mg, Ca, Sr, Ba 또는 이들의 결합으로부터 선택된다.
  33. 제 32 항에 있어서, 상기 1차 성분은 96 내지 99wt%를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹.
  34. 제 32 항에 있어서, 상기 2차 성분은 0.35 내지 4wt%를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹.
  35. 제 32 항에 있어서, 상기 x는 0.1 내지 0.5인 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹.
  36. 제 35 항에 있어서, 상기 x는 0.2 내지 0.4인 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹.
  37. 제 32 항에 있어서, 상기 y는 0.01 내지 0.07인 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹.
  38. 제 32 항에 있어서, 상기 a는 20 내지 30인 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹.
  39. 제 32 항에 있어서, 상기 b는 15 내지 30인 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹.
  40. 제 32 항에 있어서, 상기 c는 40 내지 70인 것을 특징으로 하는 유전체 세라믹.
  41. 제 32 항에 따른 유전체 세라믹을 포함하는 캐패시터.
KR1020077028734A 2005-06-07 2006-06-07 비-환원성 유전체를 포함하는 유전체 세라믹 캐패시터 KR20080036004A (ko)

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Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI248095B (en) * 2004-12-09 2006-01-21 Darfon Electronics Corp Ceramic powder composition, ceramic material, and laminated ceramic condenser comprised thereof
US7923395B2 (en) * 2005-04-07 2011-04-12 Kemet Electronics Corporation C0G multi-layered ceramic capacitor
US20060229188A1 (en) * 2005-04-07 2006-10-12 Randall Michael S C0G multi-layered ceramic capacitor
DE112006001440B4 (de) * 2005-06-10 2010-06-02 Murata Manufacturing Co. Ltd. Dielektrische Keramik und Vielschicht-Keramikkondensator
US20070253140A1 (en) * 2006-04-28 2007-11-01 Randall Michael S Base metal electrode multilayer capacitor with localized oxidizing source
GB2450669B (en) 2006-05-05 2012-03-21 Cabot Corp Tantalam powder and methods of manufacturing same
JP5131595B2 (ja) * 2006-07-07 2013-01-30 株式会社村田製作所 誘電体セラミック、及びセラミック電子部品、並びに積層セラミックコンデンサ
JP4786604B2 (ja) * 2007-06-29 2011-10-05 太陽誘電株式会社 誘電体磁器及びそれを用いた積層セラミックコンデンサ
JP4831142B2 (ja) * 2008-07-18 2011-12-07 株式会社村田製作所 誘電体セラミックおよび積層セラミックコンデンサ
US8430944B2 (en) * 2008-12-22 2013-04-30 Global Advanced Metals, Usa, Inc. Fine particle recovery methods for valve metal powders
CN101607819B (zh) * 2009-07-17 2012-01-25 苏州达方电子有限公司 介电陶瓷组合物及其所制成的积层陶瓷电容器
CN101607820B (zh) * 2009-07-23 2012-05-09 苏州达方电子有限公司 陶瓷粉体组合物、陶瓷材料及其所制成的积层陶瓷电容器
US8198547B2 (en) 2009-07-23 2012-06-12 Lexmark International, Inc. Z-directed pass-through components for printed circuit boards
CN101671170B (zh) * 2009-09-18 2012-05-09 苏州达方电子有限公司 陶瓷粉体组合物、陶瓷材料及其所制成的积层陶瓷电容器
CN101805180B (zh) * 2010-03-03 2012-12-12 苏州达方电子有限公司 陶瓷粉体组合物、陶瓷材料及其所制成的积层陶瓷电容器
US20130341078A1 (en) 2012-06-20 2013-12-26 Keith Bryan Hardin Z-directed printed circuit board components having a removable end portion and methods therefor
US8943684B2 (en) * 2011-08-31 2015-02-03 Lexmark International, Inc. Continuous extrusion process for manufacturing a Z-directed component for a printed circuit board
US9078374B2 (en) 2011-08-31 2015-07-07 Lexmark International, Inc. Screening process for manufacturing a Z-directed component for a printed circuit board
US20130107419A1 (en) 2011-10-28 2013-05-02 Kemet Electronics Corporation Multilayered ceramic capacitor with improved lead frame attachment
CN111819016A (zh) 2018-03-05 2020-10-23 全球先进金属美国股份有限公司 球形钽粉末、含其的产品以及其制造方法
KR102389784B1 (ko) 2018-03-05 2022-04-22 글로벌 어드밴스드 메탈스 유에스에이, 아이엔씨. 구형 분말을 함유하는 애노드 및 커패시터
EP3870382A1 (en) 2018-12-12 2021-09-01 Global Advanced Metals USA, Inc. Spherical niobium alloy powder, products containing the same, and methods of making the same

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4223369A (en) * 1978-07-03 1980-09-16 Sprague Electric Company Monolithic capacitor with low firing zirconate and nickel electrodes
JPS60131707A (ja) * 1983-12-19 1985-07-13 株式会社村田製作所 非還元性温度補償用誘電体磁器組成物
JPS62157605A (ja) * 1985-12-30 1987-07-13 太陽誘電株式会社 誘電体磁器組成物
JPS62157604A (ja) * 1985-12-30 1987-07-13 太陽誘電株式会社 誘電体磁器組成物
JPH0255256A (ja) * 1988-08-19 1990-02-23 Murata Mfg Co Ltd 誘電体セラミクス用還元防止剤
JP3028503B2 (ja) * 1992-01-31 2000-04-04 株式会社村田製作所 非還元性誘電体磁器組成物
EP0913843B1 (en) * 1997-03-31 2006-02-08 TDK Corporation Non-reducing dielectric ceramic material
US6243254B1 (en) * 1998-08-11 2001-06-05 Murata Manufacturing Co., Ltd. Dielectric ceramic composition and laminated ceramic capacitor using the same
KR100374848B1 (ko) * 1998-09-30 2003-03-04 티디케이가부시기가이샤 비환원성 유전체 자기재료, 그 제조방법 및 적층자기 콘덴서
US6335302B1 (en) * 1999-01-14 2002-01-01 Tdk Corporation Dielectric composition and ceramic capacitor using the same
JP2001023852A (ja) * 1999-07-06 2001-01-26 Murata Mfg Co Ltd 積層セラミック電子部品
JP3391322B2 (ja) * 1999-12-10 2003-03-31 株式会社村田製作所 積層コンデンサ及びその製造方法
JP3470703B2 (ja) * 2000-04-07 2003-11-25 株式会社村田製作所 非還元性誘電体セラミックおよびそれを用いた積層セラミックコンデンサ、ならびに非還元性誘電体セラミックの製造方法
JP3503568B2 (ja) * 2000-04-07 2004-03-08 株式会社村田製作所 非還元性誘電体セラミック及びそれを用いた積層セラミックコンデンサ
DE10054812A1 (de) * 2000-11-04 2002-05-08 Philips Corp Intellectual Pty Keramikkondensator mit CZT-Dielektrikum
JP2002265261A (ja) * 2001-03-07 2002-09-18 Murata Mfg Co Ltd 積層セラミックコンデンサ
US6673274B2 (en) * 2001-04-11 2004-01-06 Cabot Corporation Dielectric compositions and methods to form the same
KR100444229B1 (ko) * 2001-12-27 2004-08-16 삼성전기주식회사 내환원성 유전체 자기 조성물
KR100466073B1 (ko) * 2002-05-24 2005-01-13 삼성전기주식회사 균일성 및 절연저항성이 증대된 유전체 조성물, 그제조방법 및 이를 이용한 적층 세라믹 콘덴서
TWI248095B (en) * 2004-12-09 2006-01-21 Darfon Electronics Corp Ceramic powder composition, ceramic material, and laminated ceramic condenser comprised thereof

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US20060276325A1 (en) 2006-12-07

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